En gang rundt 43 e.Kr. kom en agent for Valeria Messalina, hustru av keiser Claudius, med falske anklager mot Julia for incest og umoral. Keiseren, hennes onkel Claudius, uten å sikre noe forsvar for eller bevis mot sin niese, fikk henne henrettet «ved sverdet», det vil si halshogd. Det er mulig hun snøt bøddelen ved å ta sitt eget liv. Hennes fjerne slektning Pomponia Graecina forble i sorg i 40 år i åpen trass mot keiseren, men ble aldri straffet for det. Julia ble henrettet på omtrent samme tid som hennes kusine Julia Livilla, datter av Germanicus og søster av den tidligere keiser Caligula.